Формулы для пересчета концентраций растворов

В приводимой ниже таблице приняты следующие обозначения:

М — мольная масса растворенного вещества, г/моль; Э — эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль; р — плотность раствора, г/мл.

* Дли жидкостей может применяться величина Pv, % (об.) —число миллилитров растворенной жидкости в 100 мл раствора.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Для приготовления определенного количества раствора какого-либо вещества заданной концентрации исходят из следующих данных: а) из количества чистого вещества и растворителя; б) из количества раствора данного вещества с более высокой концентрацией, чем заданная, и количества чистого растворителя или в) из количества двух растворов того же вещества, один из которых имеет концентрацию больше нужной, а другой — меньше.

Растворение вещества в воде

Пусть требуется приготовить А граммов раствора концентрации P [в % (масс.) ]. Тогда:

(I) (2)

где х— необходимая масса растворяемого вещества, г; b—необходимая масса воды, г.

Если нужно приготовить определенный объем V раствора (в мл) концентрации Р, находят по таблицам плотность р (в г/см3) раствора данного вещества требуемой концентрации. Поскольку А = Vp, формула (1) будет иметь вид:

(3)

В тех случаях, когда растворяемое вещество представляет собой кристаллогидрат, т. е. содержит кристаллизационную воду, для расчета необходимого его количества используют формулу:

(4) (5)

где х— необходимая масса кристаллогидрата, г; M1—мольная масса кристаллогидрата; М2—моль-мая масса вещества без кристаллизационной воды; b — необходимая масса воды, г.

Если нужно приготовить раствор объемом V (в мл) заданной нормальности N, вычисляют значение эквивалентной массы Э растворяемого вещества, после чего находят необходимую его навеску (в г) по формуле:

(6)

При приготовлении раствора заданной молярной концентрации применяют аналогичную формулу:

(7)

где М — молярная концентрация раствора; Мв — мольная масса растворяемого вещества; V — заданный объем раствора, мл.

Разбавление раствора водой

Пусть требуется приготовить раствор концентрации Р2 из имеющегося раствора с более высокой концентрацией Р1. Обозначим массу раствора до разбавления А1, а массу раствора после разбавления— А2. Тогда массу воды b (в г), необходимую для разбавления, находят по формуле (8) или (9) в зависимости от того, задано ли значение А\ или А2.

(8)

(9) (10)

В тех случаях, когда известна не масса, а объем раствора, необходимо по таблицам найти плотности растворов данного вещества исходной и конечной концентраций — p1 и р2 соответственно. Тогда, если нужно приготовить раствор объемом V2 (в мл) концентрации Р2 [в % (масс.)], а концентрация исходного раствора равна P1 [(в % (масс.)], то объем исходного раствора вычисляется по формуле:

(11)

Объем воды (в мл) для разбавления: b = V2 - V1

Задача 6.

Рассчитайте, сколько миллилитров раствора I пойдет на взаимодействие с раствором II. Реакции идут с образованием средних солей (плотности даны в г/мл).

Ва­ри­ант	Раствор 1	Раствор II
вещество	концен­трация	вещество	мас­са веще­ства, г	концен-трация	объем рас­твора, мл
	Na2CO3	1,5 M	HC1		4 н.
	AgNO3	0,1 н.	AlCl3		0,1 М
	НС1	4 н.	NaOH
	H2SO4	0,5 M	KOH		1 М
	H3PO4	0,3 M	NaOH		1 М
	H2SO4	0,4 н.	NaOH
	Na2CO3	1,5 M	H2SO4		6%(ρ=1,04)
	AgNO3	0,01 н.	HC1		10%(ρ=1,05)
	Na2CO3	1 н.	HNO3	18,9
	AgNO3	5% (ρ=1)	AlCl3		0,2 М
	HC1	10%	AgNO3		0,5 н.
	KOH	0,5 н.	H3PO4		0,1 М
	H2SO4	0,25 н.	Ca(OH)2	1,48
	A12(SO4)3	0,5 M	Ca(NO3)2		0,15 н.
	KOH	0,2 н.	FeCl3		0,5 М
	H2SO4	4 н.	K2CO3		20%(р=1,19)
	H2SO4	10%(ρ=1,07)	NaOH
	HNO3	0,3 н.	NaOH
	NaOH	0,2 н.	FeCl3		0,2 М
	HC1	4%(ρ=1,02)	AgNO3		0,02 н.
	H2SO4	15%(ρ=1,11)	Mg(OH)2	11,6
	BaCl2	0,5 M	H2SO4		0,1 М
	H2SO4	0,1 н.	Na2CO3	4,24
	NaOH	10%(ρ=1,11)	H2SO4		0,1 М
	HC1	20%(ρ=1,1)	A1(OH)3	15,6

Задача 7.

В соответствии с приведенным планом охарактеризуйте два предло­женных элемента.

Вариант	Элементы	Вариант	Элементы	Вариант	Элементы
	P,V		Cs, Au		Nb, As
	Mn,Cl		V,As		Pb, Zr
	В, Sc		Ti, Ge		Sc, Ga
	Sn, Zr		Al, Sc		Se, W
	Zn, Sr,		Nb, Sb		Na, Cu
	Si, Ti		Cr, Se		Cs, Ag
	K, Cu		Ca, Cd		Ge, Hf
	Ca, Zn		Mo, Те		S, W
	Cr, S		Mn, Br		Cl, Те
	Ba, Zn		Mo, Se		Rb, Ag

 

План характеристики элемента по порядковому номеру:

 

1. Установите состав атома: число протонов (заряд ядра), нейтронов, электронов.

2. Запишите электронную формулу атома, укажите внешний электронный уровень и орбиталь, на которую идет последний электрон. Сделайте вывод о типе элемента. Изобразите электронно-структурную формулу валентного уровня.

3. Используя электронную формулу, определите положение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

4. Определите возможные значения степеней окисления. Укажите наиболее устойчивые степени окисления для данного элемента. Приведите примеры со­единений данного элемента в этих степенях окисления.

5. Исходя из электронной формулы определите характер свойств простого вещества (металл/неметалл). Опишите физические свойства простого вещества. Приведите уравнения реакций характеризующие химические свойства про­стого вещества.

6. Запишите формулы и приведите уравнения реакций, характеризующие химические свойства характеристических соединений: высшего оксида и высшего гидроксида.

7. Сделайте вывод о причинах сходства и различия предложенных элементов.

 

 

Образец выполнения домашнего задания по теме «Строение вещества»,

задача № 1 (Строение многоэлектронных атомов).

 

Элемент № 7 ( – азот).

1. Описать состав атома: число протонов, нейтронов, электронов:

– равно заряду ядра атома;

– равно числу протонов;

.

 

2. Записать электронную формулу атома, указать внешний электронный уровень и орбиталь, на которую идет последний электрон. Сделать вывод о типе элемента. Изобразить электронно-структурную формулу валентного уровня:

Элемент семейства , так как последний электрон идет на -подуровень.

3. Используя электронную формулу, определить положение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева:

Элемент находится:

2 период – т.к. максимальное значение главного квантового числа равно 2;

V группа – т.к. число валентных электронов равно 5;

главная подгруппа – т.к. последний электрон идет на -подуровень.

4. Определить допустимые значения степеней окисления. Указать наиболее устойчивые степени окисления для данного элемента. Привести примеры соединений данного элемента в устойчивых степенях окисления:

Устойчивость степеней окисления объясняется стабильностью электронной конфигурации атома в этих состояниях. В степени окисления атом имеет полностью пустой 2 уровень: . В степени окисления , орбитали 2-го уровня полностью заполнены (устойчивая 8-электронная оболочка благородного газа): .

;

5. Исходя из электронной формулы определить характер свойств простого вещества. Охарактеризовать физические и химические свойства простого вещества:

http://n-t.ru/ri/ps/ -СВ-ВА ВЕЩЕСТВ

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2726.html

Азот образует простое вещество – неметалл, т.к. атом на внешнем энергетическом уровне имеет 5 электронов и не имеет вакантных орбиталей.

Физические свойства: Азот - газ без цвета и запаха, в твердом состоянии белый, . Плохо растворяется в воде. Основной компонент воздуха

Химические свойства: химически азот весьма инертен, вступает в реакции при высокой температуре или в электрическом разряде:

При комнатной температуре реагирует только с литием:

6. Записать формулы и привести уравнения реакций, характеризующих химические свойства характеристических соединений: высшего оксида и гидроксида:

Высший оксид – – кислотный.

Высший гидроксид – – кислота.

 

Элемент № 73 ( – Тантал).

1. Описать состав атома: число протонов, нейтронов, электронов:

– равно заряду ядра атома;

– равно числу протонов;

.

2. Записать электронную формулу атома, указать внешний электронный уровень и орбиталь, на которую идет последний электрон. Сделать вывод о типе элемента. Изобразить электронно-структурную формулу валентного уровня:

Элемент семейства , так как последний электрон идет на -подуровень.

3. Используя электронную формулу, определить положение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева:

Элемент находится:

6 период – т.к. максимальное значение главного квантового числа равно 6;

V группа – т.к. число валентных электронов равно 5;

побочная подгруппа – т.к. последний электрон идет на -подуровень.

4. Определить допустимые значения степеней окисления. Указать наиболее устойчивые степени окисления для данного элемента. Привести примеры соединений данного элемента в устойчивых степенях окисления:

В степени окисления атом имеет полностью пустой валентный уровень.

5. Исходя из электронной формулы определить характер свойств простого вещества. Охарактеризовать физические и химические свойства простого вещества:

Тантал образует простое вещество металл, т.к. на внешнем энергетическом уровне 2 электрона и в атоме много вакантных орбиталей.

Физические свойства: Тантал – серый металл, мягкий, пластичный, тугоплавкий (), коррозионно-стойкий.

Химические свойства: Химически очень стоек. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами и щелочами. Медленно окисляется концентрированной фтороводородной кислотой

При кипячении медленно взаимодействует с концентрированными растворами щелочей:

Окисляется кислородом и галогенами:

6. Записать формулы и привести уравнения реакций, характеризующих химические свойства характеристических соединений: высшего оксида и гидроксида:

Высший оксид – – кислотный.

Высший гидроксид – – кислота. На самом деле эта кислота представляет собой гидратированный оксид состава .

7. Сделать вывод о причинах сходства и различия предложенных элементов:

Сходство этих элементов проявляется в одинаковом значении высшей степени окисления и, как следствие, одинаковой форме и близких химических свойствах высших оксидов и гидроксидов. Это объясняется одинаковым числом валентных электронов у обоих атомов.

Однако в отличие от азота, у которого валентные электроны располагаются на внешнем уровне, у тантала 3 валентных электрона находятся на предвнешнем -подуровне. Этим объясняется различие образуемых элементами простых веществ и отличия в значениях допустимых степеней окисления. Благодаря энергетической близости предвнешнего - и внешнего -подуровней у тантала возможны все значения степеней окисления, лежащие в интервале между высшей и нулевой.

Задача 8.

 

С позиций метода валентных связей (МВС) объясните строение предложенных молекул. Укажите тип гибридизации центрального атома, изобразите перекрывание орбиталей, укажите порядки всех связей и их тип, определите, полярна ли данная молекула.

http://www.alhimik.ru/stroenie/gl_10.html

 

http://www.chemistry.ru/course/content/chapter3/section/paragraph3/subparagraph5.html

 

http://www.bgtu-ief.com/index.php?option=com_content&view=article&id=219:-54-&catid=10:2010-12-27-17-54-56&Itemid=66